WO2017159042A1 - 電力制御装置および車両 - Google Patents

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浩明 秋本
祥汰 武田
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本田技研工業株式会社
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a technique for controlling power supplied from a power source such as a capacitor to a load such as an electric motor.
  • Secondary batteries are widely used as power sources for driving vehicles such as electric conveyance vehicles (see Patent Document 1).
  • the secondary battery has a problem that it needs to be replaced frequently because of electrochemical performance deterioration. For this reason, it is conceivable to use a capacitor having a longer life than a secondary battery, the performance of which is less deteriorated than that of the secondary battery.
  • the output voltage decreases more quickly than the secondary battery as the amount of discharge electricity increases, and the load voltage falls below the operable voltage of the load earlier. It may be difficult to adopt as a main power source.
  • an object of the present invention is to provide a device or the like that can improve the utilization rate and extend the operation continuation time of a load having a capacitor as a main power source.
  • the present invention provides a power for controlling the power of the capacitor in a device including a capacitor, a converter, and a load electrically connected to the capacitor as a main power source via the converter.
  • the present invention relates to a control device.
  • the power control apparatus determines a measurement element that measures the voltage of the capacitor, and whether or not the voltage of the capacitor measured by the measurement element is equal to or higher than a reference voltage necessary for the operation of the load.
  • the determination element and the determination element determine that the voltage of the capacitor is equal to or higher than the reference voltage, the power that is not subjected to the boosting operation by the converter from the capacitor according to the first drive mode is supplied to the load,
  • a mode control element that supplies, to the load, power that has undergone a step-up operation by the converter from the capacitor according to a second drive mode when the determination element determines that the voltage of the capacitor is lower than the reference voltage; It is characterized by.
  • the measurement element measures a regenerative voltage of the electric motor as the load
  • the determination element measures the regenerative voltage of the electric motor measured by the measurement element not less than the reference voltage.
  • the mode control element determines that the regenerative voltage of the electric motor is equal to or higher than the reference voltage by the determination element
  • the converter from the electric motor according to a first regenerative mode
  • the regenerative power that has not undergone the step-up operation is supplied to the capacitor
  • the determination element determines that the regenerative voltage of the electric motor is equal to or higher than the reference voltage
  • the converter converts the electric motor to the converter according to a second regenerative mode. It is preferable to supply the regenerative power that has undergone the step-up operation by the capacitor.
  • the power control apparatus of the present invention when the capacitor voltage is equal to or higher than the reference voltage, the power not subjected to the boosting operation by the converter is supplied from the capacitor to the load.
  • the power supply to the load decreases the discharge capacity of the capacitor, and as a result, the output voltage decreases and becomes lower than the reference voltage, the power supplied from the capacitor through the boost operation by the converter is supplied to the load. Thereby, the operation continuation time of the load is extended.
  • the regenerative voltage by the electric motor that is a load is equal to or higher than the reference voltage
  • regenerative power that has not undergone the boosting operation by the converter is supplied from the electric motor to the capacitor.
  • the regenerative voltage by the electric motor that is a load is lower than the reference voltage
  • the regenerative power that has been boosted by the converter from the electric motor is supplied to the capacitor.
  • the discharge capacity of the capacitor is increased or restored, and as a result, the operation duration time of the load is extended.
  • a vehicle 1 as an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a capacitor 11, a converter 12, an inverter 13, and an electric motor 14 (load) in addition to the power control device 2.
  • the vehicle 1 uses a capacitor 11 as a main power source.
  • the main power source may be the only power source, but the vehicle 1 may include a battery connected in parallel to the capacitor 11 as an auxiliary power source.
  • the capacitor 11 may be, for example, an activated carbon capacitor or a lithium ion capacitor depending on its internal configuration, but the type is not limited to these, and any type of capacitor may be employed.
  • the converter 12 (DC / DC converter) is connected to the capacitor 11 on one side and to the electric motor 14 via the inverter 13 on the other side.
  • a capacitor 124 is connected between the converter 12 and the inverter 13.
  • Converter 12 includes a reactor 120 (or a coil), a step-up element 121 and a step-down element 122.
  • the inverter 13 is connected to the electric motor 14.
  • the inverter 13 includes a plurality of sets of elements 131 to 136 (consisting of FETs, IGBTs, transistors, diodes, and the like) corresponding to the number of phases of the electric motor 14.
  • the power control device 2 is configured by a computer, and includes a measurement element 21, a determination element 22, and a mode control element 23.
  • an arithmetic processing device (CPU or processor core or the like) reads necessary data and software (program) from a storage device (memory such as ROM or RAM). It is designed to execute the arithmetic processing in charge by executing the program.
  • the power control device 2 determines whether the vehicle 1 is in a power running state or a regenerative braking state (FIG. 2 / STEP02). For example, when the capacitor voltage V 1 is decreasing, it is determined that the vehicle 1 is in the power running state, while when the regenerative voltage V 2 is increasing, it is determined that the vehicle 1 is in the regenerative braking state.
  • the measuring element 21 measures the voltage V 1 of the capacitor 11 (FIG. 2 / STEP 10). For this measurement, the output signal from a first voltage sensor (not shown) that outputs a signal corresponding to the capacitor voltage V 1 is used.
  • the determination element 22 determines whether or not the capacitor voltage V 1 measured by the measurement element 21 is equal to or higher than the first reference voltage V th1 (FIG. 2 / STEP 12).
  • the first reference voltage V th1 is set to a voltage necessary for stable operation of the electric motor 14 as a load or a value obtained by adding a slight positive value thereto.
  • the mode control element 23 changes from the capacitor 11 to the converter according to the “first drive mode”.
  • the electric power that has not undergone the voltage boosting operation by 12 is supplied to the electric motor 14 (FIG. 2 / STEP 14).
  • step-up element 121 is maintained ON, and step-down element 122 is maintained OFF.
  • the voltage V 1 of the capacitor 11 is not boosted, and a current is supplied from the capacitor 11 to the electric motor 14 via the inverter 13. Thereby, the vehicle 1 maintains a power running state by the electric motor 14 driving a wheel (not shown).
  • the determination element 22 determines that the capacitor voltage V 1 is lower than the first reference voltage V th1 (FIG. 2 / STEP 12... NO)
  • the determination element 22 stops the capacitor voltage V 1 lower than the first reference voltage V th1. It is further determined whether or not the voltage is V th0 or more (FIG. 2 / STEP 16).
  • the mode control element 23 is controlled by the converter 11 from the capacitor 11 according to the “second drive mode”.
  • the electric power that has undergone the boosting operation is supplied to the electric motor 14 (FIG. 2 / STEP 18).
  • FIG. 3 shows an example of the power control mode at this time.
  • ON / OFF of the step-up element 121 is indicated by a one-dot chain line (upper side: ON / lower side: OFF)
  • ON / OFF of the step-down element 122 is indicated by a two-dot chain line
  • the current flowing through the reactor 120 is indicated by a solid line.
  • the step-up element 121 is controlled to be OFF and the step-down element 122 is controlled to be ON, whereby the current flowing through the reactor 120 is increased and the current energy accumulated in the reactor 120 is increased.
  • Boosting element 121 in the period T 12 beginning at a distance after a period T 11 is controlled to ON, the step-down element 122 by being controlled to OFF, the current energy stored in the reactor 120 is released The current flowing through the reactor 120 decreases, and the output voltage on the electric motor 14 side of the converter 12 increases.
  • the spacing between the period T 11 and the period T 12 (dead time) is set to the step-up device 121 and the step-down element 122 is to avoid a situation where both turned ON. By repeating such a procedure, the output voltage on the inverter 13 side of the converter 12 gradually increases.
  • the mode control element 23 controls the output voltage of the converter 12 to 0, and the capacitor 11 To the electric motor 14 is stopped.
  • each time change mode of the capacitor voltage V 1 and the output voltage of the converter 12 is indicated by a broken line and a solid line, respectively. Since the capacitor voltage V 1 is equal to or higher than the first reference voltage V th1 during the period t 0 to t 1 , the first drive mode is selected as the power control mode, and the output voltage decreases as the capacitor voltage V 1 decreases. (See FIG. 2 / STEP 12... YES ⁇ STEP 14). In the period t 1 to t 2 , the capacitor voltage V 1 is lower than the first reference voltage V th1 while being the stop voltage V th0 or more, so the second drive mode is selected as the power control mode, and the capacitor voltage V 1 decreases.
  • the output voltage is maintained in the vicinity of the first reference voltage V th1 (see FIG. 2 / STEP 12... NO ⁇ STEP 16... YES ⁇ STEP 18). Since the capacitor voltage V 1 becomes lower than the stop voltage V th0 at time t 2 , the output voltage is controlled to 0 (see FIG. 2 / STEP 16... NO ⁇ END).
  • the vehicle 1 is regenerative braking state if (electric motor 14 is regeneration state) is determined to be in (Fig. 2 / STEP02 .. 2), the measuring element 21, the voltage of the output side of the converter 12 is measured as the regenerative voltage V 2 (FIG. 2 / STEP 20).
  • the output signal from a second voltage sensor (not shown) that outputs a signal corresponding to the regenerative voltage V 2 is used.
  • the determination element 22 determines whether or not the regenerative voltage V 2 measured by the measurement element 21 is equal to or higher than the second reference voltage V th2 (FIG. 2 / STEP 22).
  • the second reference voltage V th2 is set to a voltage necessary for charging the capacitor 11 or a value obtained by adding a slight positive value thereto.
  • the second reference voltage V th2 may be set to the same value as the first reference voltage V th1 or may be set to a different value.
  • the mode control element 23 follows the “first regenerative mode” from the electric motor 14. Regenerative power that has not undergone the boosting operation by the converter 12 is supplied to the capacitor 11 (FIG. 2 / STEP 24). In this case, in converter 12, step-up element 121 is maintained ON, and step-down element 122 is maintained OFF. Therefore, current is supplied from the electric motor 14 to the capacitor 11 via the inverter 13 without boosting the regenerative voltage V 2 . As a result, the discharge capacity of the capacitor 11 increases and the capacitor voltage V 1 increases.
  • FIG. 4 shows an example of the power control mode at this time.
  • ON / OFF of the step-up element 121 is indicated by a one-dot chain line (upper side: ON / lower side: OFF)
  • ON / OFF of the step-down element 122 is indicated by a two-dot chain line, as in FIG.
  • the current flowing through the reactor 120 is indicated by a broken line
  • the output voltage on the inverter 13 side is indicated by a solid line.
  • the step-up element 121 is controlled to be OFF and the step-down element 122 is controlled to be ON, whereby the current flowing through the reactor 120 is increased and the current energy accumulated in the reactor 120 is increased.
  • Boosting element 121 in the period T 22 beginning at a distance after a period T 21 is controlled to ON, the step-down element 122 by being controlled to OFF, the current energy stored in the reactor 120 is released The current flowing through the reactor 120 decreases, and the output voltage on the capacitor 11 side of the converter 12 increases.
  • the spacing between the period T 21 and the period T 22 (dead time) is set to the step-up device 121 and the step-down element 122 is to avoid a situation where both turned ON. By repeating such a procedure, the output voltage of the converter 12 on the capacitor 11 side, and thus the capacitor voltage V 1 gradually increases.
  • the driving power and the regenerative power in the vehicle 1 correspond to modes (one of the “first driving mode” and the “second driving mode”, or the “first regenerating mode” and One of the “second regeneration mode” is controlled), but as another embodiment for driving in an apparatus different from the vehicle 1 such as an industrial or mobile robot or its joint mechanism Electric power, or each of driving power and regenerative power may be controlled according to a corresponding mode.
  • regenerative power control see FIG. 2 / STEPs 20, 22, 24, and 28
  • FIG. 2 / STEPs 20, 22, 24, and 28 may be omitted.
  • each of the driving power and the regenerative power is controlled according to one mode selected from among the corresponding modes.
  • only one of the driving power and the regenerative power is used. May be controlled according to one mode selected from among a plurality of corresponding modes.
  • SYMBOLS 1 Vehicle (equipment), 2 ... Electric power control apparatus, 11 ... Capacitor, 12 ... Converter, 14 ... Electric motor (load).

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Abstract

キャパシタを主電源とする負荷の動作継続時間の延長を図りうる装置等を提供する。 キャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1以上である場合、キャパシタ１１からコンバータ１２による昇圧動作を経ていない電力が負荷である電動モータ１４に対して供給される。一方、負荷である電動モータ１４に対する電力供給によりキャパシタ１１の放電容量が減少し、その結果としてキャパシタ電圧Ｖ1が低下して第１基準電圧Ｖth1より低くなった場合、キャパシタ１１からコンバータ１２による昇圧動作を経た電力が負荷に対して供給される。

Description

電力制御装置および車両
　本発明は、キャパシタ等の電源から電動モータ等の負荷に対して供給される電力を制御する技術に関する。
　電動搬送車両等の車両の駆動用電源として２次バッテリが広く使用されている（特許文献１参照）。しかし、２次バッテリには、電気化学的な性能劣化のために高頻度での交換が必要である等の問題がある。このため、２次バッテリよりも性能が劣化しにくく長寿命のキャパシタを当該車両等の電源とすることが考えられる。
特開２００９－０１２５０８号公報
　しかし、キャパシタは２次バッテリと比較するとエネルギー密度が小さいことから２次バッテリよりも放電電気量の増加に伴って出力電圧が速く低下して負荷の動作可能電圧を早期に下回るため、これを負荷の主電源として採用することは困難になる場合がある。
　そこで、本発明は、利用率を向上させ、キャパシタを主電源とする負荷の動作継続時間の延長を図りうる装置等を提供することを目的とする。
　本発明は、キャパシタと、コンバータと、主電源である前記キャパシタに対して前記コンバータを介して電気的に接続されている負荷と、を備えている機器において前記キャパシタの電力を制御するための電力制御装置に関する。
　本発明の電力制御装置は、前記キャパシタの電圧を測定する測定要素と、前記測定要素により測定された前記キャパシタの電圧が、前記負荷の動作に必要な基準電圧以上であるか否かを判定する判定要素と、前記判定要素により前記キャパシタの電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第１駆動モードにしたがって前記キャパシタから前記コンバータによる昇圧動作を経ていない電力を前記負荷に供給し、前記判定要素により前記キャパシタの電圧が前記基準電圧より低いと判定された場合、第２駆動モードにしたがって前記キャパシタから前記コンバータによる昇圧動作を経た電力を前記負荷に供給するモード制御要素と、を備えていることを特徴とする。
　本発明の電力制御装置において、前記測定要素が、前記負荷としての電動モータの回生電圧を測定し、前記判定要素が、前記測定要素により測定された前記電動モータの回生電圧が、前記基準電圧以上であるか否かを判定し、前記モード制御要素が、前記判定要素により前記電動モータの回生電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第１回生モードにしたがって前記電動モータから前記コンバータによる昇圧動作を経ていない回生電力を前記キャパシタに供給し、前記判定要素により前記電動モータの回生電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第２回生モードにしたがって前記電動モータから前記コンバータによる昇圧動作を経た回生電力を前記キャパシタに供給することが好ましい。
　本発明の電力制御装置によれば、キャパシタ電圧が基準電圧以上である場合、キャパシタからコンバータによる昇圧動作を経ていない電力が負荷に対して供給される。一方、負荷に対する電力供給によりキャパシタの放電容量が減少し、その結果として出力電圧が低下して基準電圧より低くなった場合、キャパシタからコンバータによる昇圧動作を経た電力が負荷に対して供給される。これにより、負荷の動作継続時間の延長が図られる。
　また、負荷である電動モータによる回生電圧が基準電圧以上である場合、電動モータからコンバータによる昇圧動作を経ていない回生電力がキャパシタに対して供給される。一方、負荷である電動モータによる回生電圧が基準電圧より低い場合、電動モータからコンバータによる昇圧動作を経た回生電力がキャパシタに対して供給される。これにより、キャパシタの放電容量の増加または復元、ひいては負荷の動作継続時間の延長が図られる。
本発明の一実施形態としての車両および電力制御装置の構成説明図。 電力制御方法に関する説明図。 車両力行時の電力制御装置の機能に関する説明図。 車両回生制動時の電力制御装置の機能に関する説明図。 コンバータの入力電圧および出力電圧の時間変化態様に関する説明図。
　（構成）
　図１に示されている本発明の一実施形態としての車両１は、電力制御装置２のほか、キャパシタ１１、コンバータ１２、インバータ１３および電動モータ１４（負荷）を備えている。車両１はキャパシタ１１を主電源としている。この主電源が唯一の電源であってもよいが、車両１がキャパシタ１１に並列接続されたバッテリを補助電源として備えていてもよい。キャパシタ１１は、その内部の構成によって例えば活性炭キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタなどあるが、種類はこれらに限定されず、あらゆる種類のキャパシタが採用されてもよい。
　コンバータ１２（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、一方側でキャパシタ１１に接続され、他方側でインバータ１３を介して電動モータ１４に対して接続されている。コンバータ１２およびインバータ１３の間にはコンデンサ１２４が接続されている。コンバータ１２は、リアクトル１２０（またはコイル）、昇圧用素子１２１および降圧用素子１２２を備えている。インバータ１３は、電動モータ１４に対して接続されている。インバータ１３は、電動モータ１４の相数に応じた複数組の素子１３１～１３６（ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、トランジスタおよびダイオード等により構成されている。）を備えている。
　電力制御装置２は、コンピュータにより構成され、測定要素２１と、判定要素２２と、モード制御要素２３と、を備えている。電力制御装置２およびその各要素２１～２３は、例えば、演算処理装置（ＣＰＵまたはプロセッサコアなど）が、記憶装置（ＲＯＭまたはＲＡＭなどのメモリ）から必要なデータおよびソフトウェア（プログラム）を読み出し、当該プログラムを実行することで担当する演算処理を実行するように設計されている。
　（機能）
　電力制御装置２が、車両１が力行状態および回生制動状態のうちいずれの状態であるかを判定する（図２／ＳＴＥＰ０２）。例えば、キャパシタ電圧Ｖ1が減少している場合は車両１が力行状態であると判断される一方、回生電圧Ｖ2が増加している場合は車両１が回生制動状態であると判断される。
　（力行時の電力制御）
　車両１が力行状態にあると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ０２‥１）、測定要素２１が、キャパシタ１１の電圧Ｖ1を測定する（図２／ＳＴＥＰ１０）。この測定には、キャパシタ電圧Ｖ1に応じた信号を出力する第１電圧センサ（図示略）からの当該出力信号が用いられる。
　判定要素２２が、測定要素２１により測定されたキャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1以上であるか否かを判定する（図２／ＳＴＥＰ１２）。第１基準電圧Ｖth1は、負荷である電動モータ１４が安定的に動作するために必要な電圧またはこれに若干の正値が付加された値に設定される。
　判定要素２２によりキャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1以上であると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ１２‥ＹＥＳ）、モード制御要素２３が「第１駆動モード」にしたがって、キャパシタ１１からコンバータ１２による昇圧動作を経ていない電力が電動モータ１４に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ１４）。この場合、コンバータ１２において、昇圧用素子１２１がＯＮに維持され、降圧用素子１２２がＯＦＦに維持される。このため、キャパシタ１１の電圧Ｖ1が昇圧されることなく、キャパシタ１１から電流がインバータ１３を経て電動モータ１４に対して供給される。これにより、電動モータ１４が車輪（図示略）を駆動することで車両１が力行状態を維持する。
　判定要素２２によりキャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1より低いと判定された場合（図２／ＳＴＥＰ１２‥ＮＯ）、判定要素２２によりキャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1よりも低い停止電圧Ｖth0以上であるか否かがさらに判定される（図２／ＳＴＥＰ１６）。
　判定要素２２によりキャパシタ電圧Ｖ1が停止電圧Ｖth0以上であると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ１６‥ＹＥＳ）、モード制御要素２３が「第２駆動モード」にしたがって、キャパシタ１１からコンバータ１２による昇圧動作を経た電力が電動モータ１４に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ１８）。図３には、この際の電力制御態様の一例が示されている。図３において昇圧用素子１２１のＯＮ／ＯＦＦが一点鎖線で示され（上側：ＯＮ／下側：ＯＦＦ）、降圧用素子１２２のＯＮ／ＯＦＦが二点鎖線で示され、リアクトル１２０を流れる電流が破線で示され、インバータ１３側の出力電圧が実線で示されている。
　期間Ｔ11において昇圧用素子１２１がＯＦＦに制御され、降圧用素子１２２がＯＮに制御されることにより、リアクトル１２０に流れる電流が増加し、リアクトル１２０に蓄積される電流エネルギーが増大する。期間Ｔ11の後で間隔をおいて始まる期間Ｔ12において昇圧用素子１２１がＯＮに制御され、降圧用素子１２２がＯＦＦに制御されることにより、リアクトル１２０に蓄積されていた電流エネルギーが放出され、リアクトル１２０に流れる電流が減少し、コンバータ１２の電動モータ１４側の出力電圧が上昇する。期間Ｔ11および期間Ｔ12の間の間隔（デッドタイム）は、昇圧用素子１２１および降圧用素子１２２がともにＯＮになる事態を回避するために設定されている。このような手順が繰り返されることにより、コンバータ１２のインバータ１３側の出力電圧が徐々に増加する。
　判定要素２２によりキャパシタ１１の電圧Ｖ1が停止電圧Ｖth0より低いと判定された場合（図２／ＳＴＥＰ１６‥ＮＯ）、モード制御要素２３が、コンバータ１２の出力電圧を０に制御し、キャパシタ１１から電動モータ１４への電力供給が停止される。
　図５には、キャパシタ電圧Ｖ1およびコンバータ１２の出力電圧のそれぞれの時間変化態様の一例が破線および実線のそれぞれにより示されている。期間ｔ0～ｔ1ではキャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1以上であるため、電力制御モードとして第１駆動モードが選択され、キャパシタ電圧Ｖ1の低下に伴って出力電圧も低下している（図２／ＳＴＥＰ１２‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１４参照）。期間ｔ1～ｔ2ではキャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1より低い一方で停止電圧Ｖth0以上であるため、電力制御モードとして第２駆動モードが選択され、キャパシタ電圧Ｖ1が低下する一方、出力電圧が第１基準電圧Ｖth1付近に維持されている（図２／ＳＴＥＰ１２‥ＮＯ→ＳＴＥＰ１６‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１８参照）。そして、時刻ｔ2においてキャパシタ電圧Ｖ1が停止電圧Ｖth0より低くなったため、出力電圧が０に制御されている（図２／ＳＴＥＰ１６‥ＮＯ→ＥＮＤ参照）。
　（回生時の電力制御）
　車両１が回生制動状態（電動モータ１４が回生状態）にあると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ０２‥２）、測定要素２１が、コンバータ１２の出力側の電圧が回生電圧Ｖ2として測定する（図２／ＳＴＥＰ２０）。この測定には、回生電圧Ｖ2に応じた信号を出力する第２電圧センサ（図示略）からの当該出力信号が用いられる。
　判定要素２２が、測定要素２１により測定された回生電圧Ｖ2が第２基準電圧Ｖth2以上であるか否かを判定する（図２／ＳＴＥＰ２２）。第２基準電圧Ｖth2は、キャパシタ１１を充電するために必要な電圧またはこれに若干の正値が付加された値に設定される。第２基準電圧Ｖth2は、第１基準電圧Ｖth1と同じ値に設定されてもよく、異なる値に設定されてもよい。
　判定要素２２により回生電圧Ｖ2が第２基準電圧Ｖth2以上であると判定された場合（図２／ＳＴＥＰ２２‥ＹＥＳ）、モード制御要素２３が「第１回生モード」にしたがって、電動モータ１４からコンバータ１２による昇圧動作を経ていない回生電力がキャパシタ１１に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ２４）。この場合、コンバータ１２において、昇圧用素子１２１がＯＮに維持され、降圧用素子１２２がＯＦＦに維持される。このため、回生電圧Ｖ2が昇圧されることなく、電動モータ１４から電流がインバータ１３を経てキャパシタ１１に対して供給される。これにより、キャパシタ１１の放電容量が増大し、キャパシタ電圧Ｖ1が上昇する。
　判定要素２２により回生電圧Ｖ2が第２基準電圧Ｖth2より低いと判定された場合（図２／ＳＴＥＰ２２‥ＮＯ）、モード制御要素２３が「第２回生モード」にしたがって、電動モータ１４からコンバータ１２による昇圧動作を経た回生電力がキャパシタ１１に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ２８）。図４には、この際の電力制御態様の一例が示されている。図４において、図３と同様に昇圧用素子１２１のＯＮ／ＯＦＦが一点鎖線で示され（上側：ＯＮ／下側：ＯＦＦ）、降圧用素子１２２のＯＮ／ＯＦＦが二点鎖線で示され、リアクトル１２０を流れる電流が破線で示され、インバータ１３側の出力電圧が実線で示されている。
　期間Ｔ21において昇圧用素子１２１がＯＦＦに制御され、降圧用素子１２２がＯＮに制御されることにより、リアクトル１２０に流れる電流が増加し、リアクトル１２０に蓄積される電流エネルギーが増大する。期間Ｔ21の後で間隔をおいて始まる期間Ｔ22において昇圧用素子１２１がＯＮに制御され、降圧用素子１２２がＯＦＦに制御されることにより、リアクトル１２０に蓄積されていた電流エネルギーが放出され、リアクトル１２０に流れる電流が減少し、コンバータ１２のキャパシタ１１側の出力電圧が上昇する。期間Ｔ21および期間Ｔ22の間の間隔（デッドタイム）は、昇圧用素子１２１および降圧用素子１２２がともにＯＮになる事態を回避するために設定されている。このような手順が繰り返されることにより、コンバータ１２のキャパシタ１１側の出力電圧、ひいてはキャパシタ電圧Ｖ1が徐々に増加する。
　（効果）
　前記機能を発揮する本発明の一実施形態としての車両１および電力制御装置２によれば、キャパシタ電圧Ｖ1が第１基準電圧Ｖth1以上である場合、キャパシタ１１からコンバータ１２による昇圧動作を経ていない電力が負荷である電動モータ１４に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ１２‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ１４、図５／期間ｔ0～ｔ1参照）。一方、負荷である電動モータ１４に対する電力供給によりキャパシタ１１の放電容量が減少し、その結果としてキャパシタ電圧Ｖ1が低下して第１基準電圧Ｖth1より低くなった場合、キャパシタ１１からコンバータ１２による昇圧動作を経た電力が負荷に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ１２‥ＮＯ→ＳＴＥＰ１８、図３および図５／期間ｔ1～ｔ2参照）。
　また、負荷である電動モータ１４による回生電圧Ｖ2が第２基準電圧Ｖth2以上である場合、電動モータ１４からコンバータ１２による昇圧動作を経ていない回生電力がキャパシタ１１に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ２２‥ＹＥＳ→ＳＴＥＰ２４参照）。一方、負荷である電動モータ１４による回生電圧Ｖ2が第２基準電圧Ｖth2より低い場合、電動モータ１４からコンバータ１２による昇圧動作を経た回生電力がキャパシタ１１に対して供給される（図２／ＳＴＥＰ２２‥ＮＯ→ＳＴＥＰ２８および図４参照）。
　これらの結果、電動モータ１４の動作継続時間および車両１の力行継続可能時間の延長が図られる。
　（本発明の他の実施形態）
　前記実施形態では、車両１における駆動用電力および回生電力のそれぞれが対応するモード（「第１駆動モード」および「第２駆動モード」のうち一方の駆動モード、または、「第１回生モード」および「第２回生モード」のうち一方の回生モード）にしたがって制御されているが、他の実施形態として産業用または移動用ロボットまたはその関節機構など、車両１とは別の形態の機器における駆動用電力、または駆動用電力および回生電力のそれぞれが対応するモードにしたがって制御されてもよい。当該機器において、負荷である電動モータ１４の回生制動を伴わない場合、回生電力の制御（図２／ＳＴＥＰ２０、２２、２４および２８参照）が省略されてもよい。
　前記実施形態では、駆動用電力および回生電力のそれぞれが対応する複数のモードのうち選択された一のモードにしたがって制御されているが、他の実施形態として駆動用電力および回生電力のうち一方のみが対応する複数のモードのうち選択された一のモードにしたがって制御されてもよい。
１‥車両（機器）、２‥電力制御装置、１１‥キャパシタ、１２‥コンバータ、１４‥電動モータ（負荷）。

Claims (3)

  1. 　キャパシタと、コンバータと、主電源である前記キャパシタに対して前記コンバータを介して電気的に接続されている負荷と、を備えている機器において前記キャパシタの電力を制御するための装置であって、
    　前記キャパシタの電圧を測定する測定要素と、
    　前記測定要素により測定された前記キャパシタの電圧が、前記負荷の動作に必要な基準電圧以上であるか否かを判定する判定要素と、
    　前記判定要素により前記キャパシタの電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第１駆動モードにしたがって前記キャパシタから前記コンバータによる昇圧動作を経ていない電力を前記負荷に供給し、前記判定要素により前記キャパシタの電圧が前記基準電圧より低いと判定された場合、第２駆動モードにしたがって前記キャパシタから前記コンバータによる昇圧動作を経た電力を前記負荷に供給するモード制御要素と、を備えていることを特徴とする電力制御装置。
  2. 　請求項１記載の電力制御装置において、
    　前記測定要素が、前記負荷としての電動モータの回生電圧を測定し、
    　前記判定要素が、前記測定要素により測定された前記電動モータの回生電圧が、前記基準電圧以上であるか否かを判定し、
    　前記モード制御要素が、前記判定要素により前記電動モータの回生電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第１回生モードにしたがって前記電動モータから前記コンバータによる昇圧動作を経ていない回生電力を前記キャパシタに供給し、前記判定要素により前記電動モータの回生電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第２回生モードにしたがって前記電動モータから前記コンバータによる昇圧動作を経た回生電力を前記キャパシタに供給することを特徴とする電力制御装置。
  3. 　キャパシタと、コンバータと、主電源である前記キャパシタに対して前記コンバータを介して電気的に接続されている負荷としての電動モータと、前記電動モータにより駆動される車輪と、を備えている車両であって、
    　電力制御装置をさらに備え、
    　前記電力制御装置が、キャパシタと、コンバータと、主電源である前記キャパシタに対して前記コンバータを介して電気的に接続されている負荷と、を備えている機器において前記キャパシタの電力を制御するための装置であって、
    　前記キャパシタの電圧を測定する測定要素と、
    　前記測定要素により測定された前記キャパシタの電圧が、前記負荷の動作に必要な基準電圧以上であるか否かを判定する判定要素と、
    　前記判定要素により前記キャパシタの電圧が前記基準電圧以上であると判定された場合、第１駆動モードにしたがって前記キャパシタから前記コンバータによる昇圧動作を経ていない電力を前記負荷に供給し、前記判定要素により前記キャパシタの電圧が前記基準電圧より低いと判定された場合、第２駆動モードにしたがって前記キャパシタから前記コンバータによる昇圧動作を経た電力を前記負荷に供給するモード制御要素と、を備えていることを特徴とする車両。
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